Linux内核设计与实现（7）第七章：中断处理

1.定义&＃xff1a; 中断是硬件在需要的时候向CPU发出信号&＃xff0c;CPU暂时停止正在进行的工作&＃xff0c;来处理硬件请求的一种机制2.背景&＃xff1a;没有中断的话&＃xff0c;CPU和外围设备之间协同工作/通信可能只有轮询这个方法&＃xff1a;CPU定期检查硬件状态&＃xff0c;需要处理时就处理&＃xff0c;否则就跳过。轮询的缺点/引入中断机制3.类型&＃xff1a;Linux中通常分为外部中断&＃xff08;又叫硬件中断&＃xff09;和内部中断&＃xff08;又叫异常&＃xff09;1. 同步中断(异常/内部中断)&＃xff1a;同步中断由CPU本身产生&＃xff0c;又称为内部中断或异常同步中断举例&＃xff1a;缺页中断2. 异步中断(中断/外部中断)&＃xff1a;异步中断是由外部硬件设备产生&＃xff0c;又称为外部中断或中断异步中断举例&＃xff1a;网卡的工作原理4.中断号&＃xff1a;中断对应着一个中断号&＃xff0c;内核通过这个中断号查找相应的中断服务程序5.中断上下文&＃xff1a;中断服务程序不在进程上下文中执行&＃xff0c;而是在一个与所有进程都无关的、专门的中断上下文中运行6.中断和信号&＃xff1a;中断&＃xff1a; 硬件/进程发&＃xff0c;内核收信号&＃xff1a;内核发&＃xff0c;进程收7.中断与异常&＃xff1a;1. 异常与中断不同&＃xff0c;中断是由硬件引起的&＃xff1b;2. 异常则发生在编程失误而导致错误指令&＃xff0c;或者在执行期间出现特殊情况必须要靠内核来处理的时候8.上下半部机制&＃xff1a;1. 背景&＃xff1a;中断处理程序运行需要快速执行&＃xff08;因为不可阻塞&＃xff09;&＃xff0c;同时要能完成尽可能多的工作&＃xff0c;这里存在矛盾2. 上下半部&＃xff1a; 因此把中断处理切分为两个部分3. 优点&＃xff1a;这种设计可以使系统处于中断屏蔽状态的时间尽可能的短&＃xff0c;以此来提高系统的响应能力。4. 上半部&＃xff1a;处理紧急功能&＃xff0c;取寄存器状态5. 下半部&＃xff1a;完成中断事件绝大多数任务6. 上下半部划分原则&＃xff1a;1&＃xff09; 如果一个任务对时间非常敏感&＃xff0c;将其放在中断处理程序中执行&＃xff1b;2&＃xff09; 如果一个任务和硬件有关&＃xff0c;将其放在中断处理程序中执行&＃xff1b;3&＃xff09; 如果一个任务要保证不被其他中断打断&＃xff0c;将其放在中断处理程序中执行&＃xff1b;4&＃xff09; 其他所有任务&＃xff0c;考虑放置在下半部执行


详细参考之前的文章&＃xff1a;
Linux 中断
https://blog.csdn.net/lqy971966/article/details/111196470

实现一个中断&＃xff0c;主要需要知道3个函数&＃xff1a;

注册中断的函数 request_irq
释放中断的函数 free_irq
中断处理程序的声明 intr_handlercode: include/linux/interrupt.h


2.1 注册中断的函数 request_irq

/*
* irg - 表示要分配的中断号
* handler - 实际的中断处理程序
* flags - 标志位&＃xff0c;表示此中断的具有特性
* name - 中断设备名称的ASCII 表示&＃xff0c;这些会被/proc/irq和/proc/interrupts文件使用
* dev - 用于共享中断线&＃xff0c;多个中断程序共享一个中断线时(共用一个中断号)&＃xff0c;依靠dev来区别各个中断程序
* 返回值&＃xff1a;
* 执行成功&＃xff1a;0
* 执行失败&＃xff1a;非0
*/
int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,unsigned long flags,const char* name,void *dev)


2.2 释放中断的函数 free_irq

void free_irq(unsigned int irq, void *dev)如果不是共享中断线&＃xff0c;则直接删除irq对应的中断线。
如果是共享中断线&＃xff0c;则判断此中断处理程序是否中断线上的最后一个中断处理程序&＃xff0c;是最后一个中断处理程序 -> 删除中断线和中断处理程序不是最后一个中断处理程序 -> 删除中断处理程序


2.3 中断处理程序的声明 intr_handler

/*
* 中断处理程序的声明
* &＃64;irp - 中断处理程序(即request_irq()中handler)关联的中断号
* &＃64;dev - 与 request_irq()中的dev一样&＃xff0c;表示一个设备的结构体
* 返回值&＃xff1a;
* irqreturn_t - 执行成功&＃xff1a;IRQ_HANDLED 执行失败&＃xff1a;IRQ_NONE
*/
static irqreturn_t intr_handler(int, irq, void *dev)

3. 中断处理机制

中断处理的过程主要涉及3函数&＃xff1a;

do_IRQ 与体系结构有关&＃xff0c;对所接收的中断进行应答
handle_IRQ_event 调用中断线上所有中断处理
ret_from_intr 恢复寄存器&＃xff0c;将内核恢复到中断前的状态


3.1 中断处理流程图&＃xff1a;

函数 说明
local_irq_disable() 禁止本地中断传递
local_irq_enable() 激活本地中断传递
local_irq_save() 保存本地中断传递的当前状态&＃xff0c;然后禁止本地中断传递
local_irq_restore() 恢复本地中断传递到给定的状态
disable_irq() 禁止给定中断线&＃xff0c;并确保该函数返回之前在该中断线上没有处理程序在运行
disable_irq_nosync() 禁止给定中断线
enable_irq() 激活给定中断线
irqs_disabled() 如果本地中断传递被禁止&＃xff0c;则返回非0&＃xff1b;否则返回0
in_interrupt() 如果在中断上下文中&＃xff0c;则返回非0&＃xff1b;如果在进程上下文中&＃xff0c;则返回0
in_irq() 如果当前正在执行中断处理程序&＃xff0c;则返回非0&＃xff1b;否则返回0

参考&＃xff1b;

书籍
https://www.cnblogs.com/wang_yb/archive/2013/04/19/3030345.html
其他